Ĉe la fino de la dua mondmilito Chen fuĝis al Japanio kaj, tuj post la formala kapitulaco de Japanio
la 9-an de septembro 1945, la ĉina reprezentanto generalo He Yingqin petis la japanan reprezentanton generalo Okamura Yasuji, ekstradicii Chen Gongbo al Ĉinio por juĝo pro ŝtatperfido. La peto estis koncedita de la usonaj okupaciaj fortoj, kaj Chen estis eskortita reen al Ĉinio la 3-an de oktobro. Ĉe lia proceso li forte defendis sin, asertante ke kiel prezidanto li rifuzis kunlabori kun la japanoj en pluraj gravaj aferoj kaj agis nur pro sia lojaleco al sia amiko, Wang Jingwei. Tamen, li estis kondamnita pro ŝtatperfido kaj kondamnita al morto. Li trankvile akceptis sian sorton, dirante, ke "baldaŭ mi reunuiĝos kun Wang Jingwei en la alia mondo". Chen estis ekzekutita de ekzekutistaro en Suzhou, Jiangsu, la 3-an de junio 1946.